JP7275693B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
他方で、遊離した無機微粒子は、感光体全体にフィルミングし異常画像の原因になることが知られている。無機微粒子が感光体にフィルミングすると、フィルミングした箇所の光学的、電気的特性が低下するため、異常画像を引き起こす原因となることが知られている。フィルミングは、トナーに外添する無機微粒子の量を増やすと、より顕著になる。
1)像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記帯電した像担持体表面に静電潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像をトナーで可視化する現像手段と、前記像担持体表面のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、
前記像担持体は、マルテンス硬さが185~250N/mm 2 であり、
前記トナーは、32℃、40%RHの環境下、負荷速度を3.0×10-5N/secとして、荷重が3.00×10-4Nに達したときの微小押し込みによる変形量の平均値をX[μm]、個数平均粒径をDn[μm]とすると、式 0.13≦X/Dn≦0.16 を満たし、
前記トナーは、さらに外添剤としてシリカ微粒子とチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子とを含有し、かつ
前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子は、さらにLa、Mg、Ca、SnおよびSiから選択された第3の元素Mを含有する
ことを特徴とする画像形成装置。
本発明の画像形成装置は、
(a)像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記帯電した像担持体表面に静電潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像をトナーで可視化する現像手段と、前記像担持体表面のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、
(b)前記像担持体は、マルテンス硬さが185~250N/mm 2 であり、
(c)前記トナーは、32℃、40%RHの環境下、負荷速度を3.0×10-5N/secとして、荷重が3.00×10-4Nに達したときの微小押し込みによる変形量の平均値をX[μm]、個数平均粒径をDn[μm]とすると、式 0.13≦X/Dn≦0.16 を満たし、
(d)前記トナーは、さらに外添剤としてシリカ微粒子とチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子とを含有し、かつ
(e)前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子は、さらにLa、Mg、Ca、SnおよびSiから選択された第3の元素Mを含有する
ことを特徴とする。
以下、像担持体を感光体と呼ぶことがある。
トナーは例えば定着工程で定着ローラにて被転写体である紙上に定着するが、定着ローラの熱によって軟化するのみならず定着ニップでの加圧に対して適度に変形することで、低温定着性を大きく向上させることができる。これは定着ニップでトナーが適度に変形することで、紙とトナーとの接触面積が増加し、また定着ローラとトナーの接触面積が増加してトナーがより多くの熱を獲得できるためと考えられる。
チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子とは、その微粒子がチタン酸ストロンチウムを含有し、その含有率が元素比で50%以上である微粒子のことである。チタン酸ストロンチウムはその特徴である硬さ(モース硬度5~6)と角ばった形状から、従来より研磨剤として使用されており、本発明においてはトナーに含有されるシリカ微粒子が感光体へ遊離し固着することにより生じるフィルミングを削り取るために、必要となる。
前記三角形の外接円の半径は、その領域における曲率半径を代替したものであり、この半径が小さいほどカーブが急であり、逆に大きいほどカーブが緩やかであることを表す。1粒子の中で前記半径Rは、その粒子で最も尖っている個所における尖りの程度を表し、この半径Rの平均値が11~13nmの範囲にあれば、尖りの程度が適度であり最も効果を発揮する。半径Rの平均値が11nm以上であることにより、尖りの程度が急とならず、すなわち角ばった形状とはならず、感光体への傷付きが抑制される。また半径Rの平均値が13nm以下であることにより、尖りの緩やかさが適切となり、研磨作用も適切となるため、感光体の摩耗速度を抑制できる。また平均粒子径が30nmより小さい場合については、粒子は丸くなる傾向にあるため、半径Rの平均値が13nmを超えてしまう。前記平均粒子径が30nm以上でかつ半径Rの平均値が11nm~13nmであれば、感光体の摩耗速度を抑制しつつ傷の発生も抑えながら、外添剤のフィルミングを効果的に削りとることができる。また、前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子中、前記最小の半径Rの平均値11~13nmを満たす粒子は、70質量%以上を占めることがより好ましい。また、前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子の平均粒子径は、20nm~150nmが好ましく、30nm~70nmがより好ましい。
なお、前記半径Rは、下記の実施例で記載した方法により測定される。
前記被覆率が40~70%であることで、トナー母体粒子の表面を十分に被覆し、加圧や熱といったストレスに強くすることができる。より優れた低温定着性を発現するためにトナー母体粒子に結晶性樹脂などを多く含有する場合、前記被覆率が40%以上であることにより、トナー耐久性が向上する。一方、被覆率が70%以下であることにより、外添剤が定着を阻害することなく、低温定着性が向上するとともに外添剤の感光体への遊離が抑制され、フィルミングが発生を防止でき、また感光体の摩耗も抑制される。
トナーに含まれる外添剤が多くなると、感光体への外添剤の遊離が増える。この遊離した外添剤により感光体の摩耗が進むが、摩耗にはムラがありnmオーダーの微細なレベルで凹凸が生じるものと考えている。感光体の局所的に凹んだ箇所に外添剤が入り込むと、外添剤と感光体との接触部分が多いため、摩擦がより大きくなり、傷となりやすいと想定される。そのため、トナーに含まれる外添剤が多い場合、単純に丸みを帯びた形状のチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子を使用しても感光体上に傷が生じる。一方で本発明のように、感光体のマルテンス硬さ、トナーの変形量およびチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子の組成を上記のように特定することで、感光体の局所的な凹みを抑制し感光体上の傷付きを防止し、さらに感光体の摩耗も抑制し、感光体の長寿命化を達成するとともにトナーのより高いレベルの低温定着性も達成できる。
トナー母体は、結着樹脂を含有することができ、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
結着樹脂は、非晶質樹脂を含むことができ、必要に応じて結晶性樹脂を含有してもよい。
前記非晶質樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル樹脂、スチレンーアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などを選択することができるが、ポリエステル樹脂が好ましい。必要に応じて、2種以上を併用してもよい。
非晶質ポリエステル樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多価アルコールと多価カルボン酸とから合成される重縮合ポリエステル樹脂などが挙げられる。
前記非晶質ポリエステル樹脂としては、2価の脂肪族アルコール成分と多価の芳香族カルボン酸成分とを構成成分に有する非晶質ポリエステル樹脂が好ましい。
多価アルコールとしては、例えば、2価のジオール、3価~8価又はそれ以上のポリオールなどが挙げられる。
前記アルカンジカルボン酸としては、例えば、炭素数4~36のアルカンジカルボン酸などが挙げられる。前記炭素数4~36のアルカンジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、オクタデカンジカルボン酸、デシルコハク酸などが挙げられる。
前記アルケニルコハク酸としては、例えば、ドデセニルコハク酸、ペンタデセニルコハク酸、オクタデセニルコハク酸などが挙げられる。
前記アルケンジカルボン酸としては、例えば、炭素数4~36のアルケンジカルボン酸などが挙げられる。前記炭素数4~36のアルケンジカルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマール酸、シトラコン酸などが挙げられる。
前記脂環式ジカルボン酸としては、例えば、炭素数6~40の脂環式ジカルボン酸などが挙げられる。前記炭素数6~40の脂環式ジカルボン酸としては、例えば、ダイマー酸(2量化リノール酸)などが挙げられる。
結晶性ポリエステル樹脂は、結晶性が高いため、定着開始温度付近において、粘度が急激に低下する熱溶融特性を示す。このため、溶融開始温度の直前までは、結晶性ポリエステル樹脂が溶融せず、耐熱保存性に優れる。溶融開始温度では、結晶性ポリエステル樹脂が融解することにより粘度が急激に低下して、非晶質樹脂と相溶し、定着する。このため、耐熱保存性及び低温定着性に優れるトナーが得られる。また、離型幅、即ち、定着下限温度と高温オフセット発生温度との差が大きいトナーが得られる。
なお、多価カルボン酸の代わりに、多価カルボン酸の無水物、炭素数が1~3の低級アルキルエステル又はハロゲン化物を用いてもよい。
本発明において、トナーは外添剤としてシリカ微粒子とチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子とを含む。その他、必要に応じて上記以外の外添剤を併用してもよく、酸化物粒子(例えば、チタニア粒子、酸化スズ粒子、酸化アンチモン粒子)、脂肪酸金属塩(例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム)、フルオロポリマー粒子等が好適に用いられる。疎水化の観点から、下記で説明するように、微粒子の表面が有機化合物で被覆されているのが好ましい。
なお、外添剤としてのシリカ微粒子は、トナー全体に対し1.5~5質量%であるのが好ましい。また、外添剤としてのチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子は、トナー全体に対し、0.05~2質量%であるのが好ましい。
トナーは、イソシアネート基を有する非晶質ポリエステルプレポリマーA、非晶質ポリエステル樹脂B、必要に応じて、結晶性ポリエステル樹脂C、離型剤、着色剤等を含む油相を水系媒体中に乳化又は分散させることにより製造することが好ましい。
(1)イソシアネート基を有する非晶質プレポリマーAと活性水素基を有する化合物を含む油相を、水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質プレポリマーを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
(2)イソシアネート基を有する非晶質プレポリマーAを含む油相を、予め活性水素基を有する化合物を添加した水系媒体中で乳化又は分散させ、水系媒体中で活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質プレポリマーを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
(3)イソシアネート基を有する非晶質プレポリマーAを含む油相を水系媒体中で乳化又は分散させた後で、水系媒体中に活性水素基を有する化合物を添加し、水系媒体中で粒子の界面から活性水素基を有する化合物とイソシアネート基を有する非晶質プレポリマーを伸長反応及び/又は架橋反応させることにより非晶質ポリエステル樹脂Aを生成させる方法。
前記導電性支持体としては、体積抵抗値が1010Ω・cm以下の導電性を示すものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、特開昭52-36016号公報に開示されたエンドレスベルト(エンドレスニッケルベルト、エンドレスステンレスベルト等)を用いてもよい。
前記感光層としては、最表面に最表面層を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、少なくとも電荷発生層と、電荷輸送層と、最表面層(架橋型電荷輸送層)とをこの順に有し、更に必要に応じて、その他の層を有する感光層が好ましい。
電荷発生層は、電荷発生機能を有する電荷発生物質を主成分とする層で、必要に応じてバインダ樹脂を併用することもできる。電荷発生物質としては、無機系材料と有機系材料を用いることができる。
電荷輸送層は、電荷輸送機能を有する層であり、電荷輸送物質又は高分子電荷輸送物質とバインダ樹脂を主成分とする層である。
前記表面層は、フィラーとバインダー樹脂とを含有することができる。
バインダー樹脂は、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂などの架橋樹脂が用いられる。
フィラーとしては、有機系微粒子及び無機微粒子が用いられ、無機微粒子が好ましい。
一方、無機微粒子としては、銅、スズ、アルミニウム、インジウム等の金属粉末が挙げられる。また、酸化珪素、シリカ、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化アンチモン、酸化ビスマス、アンチモンをドープした酸化錫、錫をドープした酸化インジウム等の金属酸化物、チタン酸カリウム等の無機材料が挙げられる。特に、金属酸化物が良好であり、さらには、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン等が有効に使用できる。
無機微粒子の体積平均粒径が10nm以上であることにより、耐摩耗性の低下および分散性の低下等が抑制され、500nm以下であることにより、分散液中において無機微粒子の沈降性が抑制される。
体積平均粒径は、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(HORIBA社製)を用いて測定できる。
表面層中の無機微粒子濃度は、高いほど耐摩耗性が高いので良好であるが、高すぎる場合には残留電位の上昇、最表面層の書き込み光透過率が低下し、副作用を生じる場合がある。したがって、無機微粒子濃度は、概ね全固形分に対して50重量%以下、好ましくは30重量%以下である。また、その下限値は、通常、5重量%である。
また、本発明の画像形成方法は、像担持体表面を帯電する帯電工程と、前記帯電した像担持体表面に静電潜像を書き込む露光工程と、像担持体表面に形成された潜像をトナーで可視化する現像工程と、前記像担持体表面のトナー像を被転写体に転写する転写工程と、順次有する。
以下、本発明の前記装置および方法を実施する一形態として、図1の画像形成装置を例に取り説明する。
また、中間転写体50の周囲には、中間転写体50上のトナー像に電荷を付与するためのコロナ帯電器52が、感光体ドラム10と中間転写体50の接触部と、中間転写体50と記録紙95の接触部との間に配置されている。
支持ローラ15の近傍には、中間転写体50上に残留したトナーを除去するためのクリーニング装置17が配置されている。また、支持ローラ14と支持ローラ15により張架された中間転写体50には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの4個の画像形成手段18が対向して並置されたタンデム型現像器120が配置されている。
さらに、中間転写体50のタンデム型現像器120が配置された側とは反対側には、二次転写装置22が配置されている。二次転写装置22は、一対のローラ23に張架されている無端ベルトである二次転写ベルト24からなり、二次転写ベルト24上を搬送される記録紙と中間転写体50が互いに接触可能となっている。
また、二次転写装置22及び定着装置25の近傍に、記録紙の両面に画像を形成するために記録紙を反転させる反転装置28が配置されている。
あるいは、切換爪55で切り換えて反転装置28により反転されて再び転写位置へと導かれて、裏面にも画像を形成した後、排出ローラ56により排出され、排紙トレイ57上にスタックされる。
なお、複合トナー像が転写された後に中間転写体50上に残留したトナーは、クリーニング装置17により除去される。
本発明に係る画像形成装置はプロセスカートリッジを着脱自在に備える構成であってもよい。
プロセスカートリッジ110は、感光体ドラム10、コロナ帯電器52、現像器40、転写ローラ80及びクリーニング装置90を有する。
評価に用いたトナーの具体的な作成例について説明する。本発明で用いるトナーは、これらの例に限定されるものではない。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、イソホロンジアミン170部とメチルエチルケトン75部を仕込み、50℃で5時間反応を行い、[ケチミン化合物]を得た。[ケチミン化合物]のアミン価は418であった。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対をセットした反応容器に、セバシン酸202部、1,6-ヘキサンジオール106部仕込み、重縮合触媒としてチタンテトライソプロポキシド0.2質量部を10回に分割して添加した。次に、180℃で10時間反応させた後、200℃まで昇温して3時間反応させた。さらに、8.3kPaの減圧下で2時間反応させ、[結晶性ポリエステルA]を得た。[結晶性ポリエステルA]は、融点が67℃であり、重量平均分子量が25000であった。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱電対をセットした反応容器に、テトラデカン二酸271質量部、1,6-ヘキサンジオール118質量部仕込み、重縮合触媒としてチタンテトライソプロポキシド0.8質量部を10回に分割して添加した。次に、235℃で5時間反応させた後、200℃まで昇温して3時間反応させた。さらに、13.3kPaの減圧下で1時間反応させ、[結晶性ポリエステルB]を得た。[結晶性ポリエステルB]は、融点が64℃であり、重量平均分子量が15000であった。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、ビスフェノールAエチレンオキサイドサイド2モル付加物229部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド3モル付加物529部、テレフタル酸208部、アジピン酸46部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で7時間反応し、さらに10~15mmHgの減圧で4時間反応した後、反応容器に無水トリメリット酸44部を入れ、180℃、常圧で2時間反応させ、[非晶質ポリエステルA]を得た。[非晶質ポリエステル]は重量平均分子量(Mw)が5,800、ガラス転移温度が55℃であった。
窒素導入管、脱水管、攪拌器及び熱伝対を装備した5リットルの四つ口フラスコに、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物360部、テレフタル酸80部、フマル酸55部、およびチタンテトライソプロポキシド2部を入れ、常圧で200℃で10時間反応し、さらに13.3kPa(100mmHg)の減圧で反応させ、軟化点が104℃になった時点で取り出し、非晶質ポリエステル樹脂Bを得た。
冷却管、撹拌機および窒索導入管の付いた反応容器中に、ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物682部、ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物81部、テレフタル酸283部、無水トリメリット酸22部およびジブチルチンオキサイド2部を入れ、常圧で230℃で8時間反応し、さらに10~15mmHgの減圧で5時間反応した[中間体ポリエステルA]を得た。[中間体ポリエステルA]は重量平均分子量9500、ガラス転移温度が55℃、酸価0.5、水酸基価51であった。
次に、冷却管、撹拌機および窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステルA]410部、イソホロンジイソシアネート89部、酢酸エチル500部を入れ100℃で5時間反応し、[プレポリマーA]を得た。
冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器に、3-メチル-1,5-ペンタンジオール1430部、アジピン酸1125部、無水トリメリット酸38部およびチタンテトライソプロポキシド2.6部を入れ、常圧で4時間程度で200℃まで昇温し、さらに2時間で230℃まで昇温して、水が流出しなくなるまで反応させた後、10~15mmHgの減圧下で5時間反応させ、[中間体ポリエステルB]を得た。
次に、冷却管、撹拌機及び窒素導入管の付いた反応容器中に、[中間体ポリエステルB]271部、イソホロンジイソシアネート91部、酢酸エチル362部を入れ100℃で5時間反応させ、[ポリエステルプレポリマーB]を得た。
加熱装置、撹拌機及び窒素導入管をセットした反応容器に、[ポリエステルプレポリマー]を仕込んで撹拌した後、ケチミンを滴下した。このとき、イソシアネート基に対するアミノ基のモル比を1とした。次に、45℃で10時間撹拌した後、酢酸エチルの残量が100ppm以下になるまで50℃で減圧乾燥させ、[非晶質ポリエステル樹脂B’]を得た。[非晶質ポリエステルB’]は、ガラス転移温度が-55℃であり、重量平均分子量が130000であった。
<融点及びガラス転移温度>
示差走査熱量計Q-200(TAインスツルメント社製)を用いて、融点及びガラス転移温度を測定した。具体的には、対象試料約5.0mgをアルミニウム製の試料容器に入れた後、試料容器をホルダーユニットに載せ、電気炉にセットした。次に、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/minで-80℃から150℃まで昇温した。
得られたDSC曲線から、示差走査熱量計中の解析プログラムを用いて、対象試料のガラス転移温度を求めた。
また、得られたDSC曲線から、示差走査熱量計中の解析プログラムを用いて、対象試料の吸熱ピークトップ温度を融点として求めた。
GPC測定装置HLC-8220GPC(東ソー社製)及びカラムTSKgel SuperHZM-H 15cm 3連(東ソー社製)を用いて、重量平均分子量を測定した。具体的には、40℃のヒートチャンバー中でカラムを安定させた。次に、1mL/minの流速でテトラヒドロフラン(THF)をカラムに流し、0.05~0.6質量%の試料のTHF溶液を50~200μL注入して、試料の重量平均分子量を測定した。このとき、数種の単分散ポリスチレン標準試料を用いて作成された検量線の対数値とカウント数との関係から、試料の重量平均分子量を算出した。
なお、標準ポリスチレン試料としては、重量平均分子量が6×102、2.1×103、4×103、1.75×104、5.1×104、1.1×105、3.9×105、8.6×105、2×106、4.48×106の試料(Pressure Chemical社製又は東ソー社製)を用いた。
また、検出器としては、RI(屈折率)検出器を用いた。
硫酸法で得られたメタチタン酸を脱鉄漂白処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えpH9.0とし、脱硫処理を行い、その後、塩酸によりpH5.8まで中和し、ろ過水洗を行って、洗浄済みケーキを得た。洗浄済みケーキに水を加え、TiO2として2mol/Lのスラリーとした後、塩酸を加えpH1.4とし、解膠処理を行った。このメタチタン酸をTiO2として1.50mol採取し、3Lの反応容器に投入した。塩化ストロンチウム溶液を1.73mol、塩化ランタン溶液を0.26mol添加し、TiO2濃度を0.70mol/Lに調整した。次に、撹拌しながら90℃に加温した後、10N水酸化ナトリウム水溶液438mLを2時間かけて添加し、その後、95℃で1時間撹拌を続け反応を終了した。
反応条件を表1に示す以外はチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子Aと同様にして、チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子B~Gを得た。
<(Sr+La)/Tiモル比>
島津製作所製蛍光X線分析装置XRF-1700を用いて各元素のカウント値を測定し、Fundamental Parameter法により算出した(JIS K 0119:2008)。
電界放射型走査電子顕微鏡SU8230(日立ハイテク社製)を用いてチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子のSEM画像を取得し、画像解析により個数平均粒子径を測定した。まず、チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子をテトラヒドロフランに分散させた後、基板上で溶剤を除去して乾固させた。このサンプルを前記のSEMにて観察して画像を取得し、各々の粒子について一次粒子の最長長さを計測した。50粒子の平均値を算出し、個数平均粒子径とした。SEMの測定条件の一例を示す。
加速電圧:2.0kV
WD(Working Distance):5.0mm
観察倍率:100000倍
水1200部、カーボンブラック(Printex35デクサ製)〔DBP吸油量=42ml/100mg、pH=9.5〕540部、[非晶質ポリエステル樹脂A]1200部を加え、ヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)で混合し、混合物を2本ロールを用いて150℃で30分混練後、圧延冷却しパルペライザーで粉砕、[マスターバッチ]を得た。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非晶質ポリエステル樹脂A]378部、カルナバWAX110部、CCA(サリチル酸金属錯体E-84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液]を得た。
[原料溶解液]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非晶質ポリエステル樹脂A]の65%酢酸エチル溶液900部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液A1]を得た。[顔料・WAX分散液A1]の固形分濃度(130℃、30分)は55%であった。
撹拌棒および温度計をセットした容器に、[非晶質ポリエステル樹脂A]378部、カルナバWAX110部、CCA(サリチル酸金属錯体E-84:オリエント化学工業)22部、酢酸エチル947部を仕込み、撹拌下80℃に昇温し、80℃のまま5時間保持した後、1時問で30℃に冷却した。次いで容器に[マスターバッチ]500部、酢酸エチル500部を仕込み、1時間混合し[原料溶解液]を得た。
[原料溶解液]1324部を容器に移し、ビーズミル(ウルトラビスコミル、アイメックス社製)を用いて、送液速度1kg/hr、ディスク周速度6m/秒、0.5mmジルコニアビーズを80体積%充填、3パスの条件で、カーボンブラック、WAXの分散を行った。次いで、[非晶質ポリエステル樹脂A]の65%酢酸エチル溶液1042.3部加え、上記条件のビーズミルで1パスし、[顔料・WAX分散液A2]を得た。[顔料・WAX分散液A2]の固形分濃度(130℃、30分)は50%であった。
金属製2L容器に[結晶性ポリエステル樹脂A]を100部、酢酸エチル400部を入れ、75℃で加熱溶解させた後、氷水浴中で27℃/分の速度で急冷した。これにガラスビーズ(3mmφ)500mlを加え、バッチ式サンドミル装置(カンペハピオ社製)で10時間粉砕を行い、[結晶性ポリエステル分散液A]を得た。
[結晶性ポリエステル樹脂B]100質量部を、「ランデルミル 形式:RM」(徳寿工作所社製)で粉砕し、あらかじめ作成した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー「US-150T」(日本精機製作所製)を用いてV-LEVEL、300μAで30分間超音波分散し、体積基準のメジアン径が200nmである結晶性ポリエステル分散液Bを調製した。
撹拌棒および温度計をセットした反応容器に、水683部、メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩(エレミノールRS-30:三洋化成工業製)11部、スチレン138部、メタクリル酸138部、過硫酸アンモニウム1部を仕込み、400回転/分で15分間撹拌したところ、白色の乳濁液が得られた。加熱して、系内温度75℃まで昇温し、5時間反応させた。さらに、1%過硫酸アンモニウム水溶液30部加え、75℃で5時間熟成してビニル系樹脂(スチレン-メタクリル酸-メタクリル酸エチレンオキサイド付加物硫酸エステルのナトリウム塩の共重合体)の水性分散液[微粒子分散液]を得た。[微粒子分散液]をLA-920で測定した体積平均粒径は、0.14μmであった。[微粒子分散液]の一部を乾燥して樹脂分を単離した。
(1)第1段重合
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、ドデシル硫酸ナトリウム8質量部をイオン交換水3000質量部に溶解させた界面活性剤溶液を調製し、窒素気流下230rpmの撹拌速度で撹拌しながら内温を80℃に昇温させた。昇温後、上記界面活性剤溶液に、過硫酸カリウム(KPS)10質量部をイオン交換水200質量部に溶解させた溶液を添加し、再度液温を80℃とした後、下記化合物を含有する重合性単量体混合液を1時間かけて滴下した。
n-ブチルアクリレート 250質量部
メタクリル酸 68質量部
n-オクチル-3-メルカプトプロピオネート 16質量部
撹拌装置を取り付けたフラスコ内において、下記化合物を添加し、90℃に加温して溶解させて、重合性単量体と離型剤を含有する混合溶液を調製した。
n-ブチルアクリレート 120質量部
n-オクチル-3-メルカプトプロピオネート 1.5質量部
カルナバワックス 110質量部
上記「樹脂粒子分散液〔1HM〕」に、過硫酸カリウム11質量部をイオン交換水400質量部に溶解させた開始剤溶液を添加し、液温を80℃にした後、下記化合物を含有する重合性単量体混合液を1時間かけて滴下した。
n-ブチルアクリレート 130質量部
メタクリル酸 33質量部
n-オクチル-3-メルカプトプロピオネート 8質量部
非晶質ポリエステル樹脂B100質量部を、「ランデルミル 形式:RM」(徳寿工作所社製)で粉砕し、あらかじめ作成した0.26質量%濃度のラウリル硫酸ナトリウム溶液638質量部と混合し、撹拌しながら超音波ホモジナイザー「US-150T」(日本精機製作所製)を用いてV-LEVEL、300μAで30分間超音波分散し、体積基準のメジアン径が250nmである非晶質ポリエステル樹脂分散液Bを調製した。
ドデシル硫酸ナトリウム90質量部をイオン交換水1600質量部に溶解させた溶液を撹拌しながら、C.I.ピグメントブルー15:3(東洋インキ(株)製)420質量部を徐々に添加した。次いで、撹拌装置「クレアミックス(エム・テクニック社製)」を用いて分散処理を行うことにより、「顔料分散液」を調製した。
パラフィンワックス(融点:73℃)50質量部、n-ドデシル硫酸ナトリウム2質量部、イオン交換水200質量部を添加した後、120℃に加熱して、IKA社製、ウルトラタラックスT50で混合・分散した後、圧力吐出型ホモジナイザーで分散処理し、体積平均粒子径が200nm、固形分20%のWAX分散液を得た。
~水相の調整~
水990部、[微粒子分散液]83部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウムの48.5%水溶液(エレミノールMON-7:三洋化成工業製)37部、酢酸エチル90部を混合撹拌し、乳白色の液体を得た。これを[水相]とする。
[非晶質ポリエステル樹脂・顔料・WAX分散液A1]500部、[プレポリマーA]を96部、[結晶性ポリエステル分散液A]を150部、[ケチミン化合物]4.0部を容器に入れ、TKホモミキサー(特殊機化製)で5,000rpmで1分間混合した後、容器に[水相]1200部を加え、TKホモミキサーで、回転数8,000rpmで60秒間混合し[乳化スラリー]を得た。
撹拌機および温度計をセットした容器に、[乳化スラリー]を投入し、30℃で8時間脱溶剤した後、45℃で4時間熟成を行い、[分散スラリー]を得た。
[分散スラリー]100部を減圧濾過した後、
(1):濾過ケーキにイオン交換水100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(2):(1)の濾過ケーキに10%水酸化ナトリウム水溶液100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで30分間)した後、減圧濾過した。
(3):(2)の濾過ケーキに10%塩酸100部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過した。
(4):(3)の濾過ケーキにイオン交換水300部を加え、TKホモミキサーで混合(回転数12,000rpmで10分間)した後濾過する操作を2回行い[濾過ケーキ]を得た。
[濾過ケーキ]を循風乾燥機にて45℃で48時間乾燥し、目開き75μmメッシュで篩いトナー母体粒子1を得た。
トナー母体粒子1の100部に大粒径疎水性シリカUFP-35(平均一次粒径78nm、電気化学社製、シリカAとする)を2.0部、小粒径疎水性シリカRX-50(平均一次粒径、40nm、日本アエロジル社製、シリカBとする)を1.6部、チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子Aの0.6部をヘンシェルミキサー(三井鉱山社製)にて混合し、目開き500meshの篩を通過させ、[トナー1]を得た。
トナー1の乳化・脱溶剤において、表2及び表3に記載のとおりに油相調製部数と外添剤部数を変更した以外は同様に操作し、トナー2~18を得た。なお、表中の酸化チタンST-550は疎水化酸化チタンST-550(平均一次粒径40nm、チタン工業社製)、アルミナはアルミナAlu C 805(平均一次粒径13nm、日本アエロジル社製)である。
撹拌装置、温度センサー、冷却管、窒素導入装置を取り付けた反応容器に、下記化合物を投入した。
イオン交換水 1400質量部
顔料分散液 24.5質量部(固形分換算)
「トナー母体粒子〔b1〕」に対し、表3に記載のとおりに外添剤部数を変更し、トナー19を作成した。
撹拌装置、温度センサー及び冷却管を取り付けた反応容器に、非晶質ポリエステル樹脂分散液Bを固形分換算で250質量部、結晶性ポリエステル分散液Bを固形分換算で47質量部、WAX分散液を固形分換算で18質量部、イオン交換水2000質量部を投入後、5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液を添加して30℃でpHを10に調整した。その後、顔料分散液を固形分換算で26質量部投入した。次いで、塩化マグネシウム60質量部をイオン交換水60質量部に溶解した水溶液を、撹拌下、30℃において10分間かけて添加した。その後、3分間放置した後に昇温を開始し、この系を60分間かけて80℃まで昇温し、80℃を保持したまま粒子成長反応を継続した。この状態で「マルチサイザー3」(ベックマン・コールター社製)にて会合粒子の粒径を測定し、体積基準のメジアン径が6.5μmになった時点で、塩化ナトリウム190質量部をイオン交換水760質量部に溶解した水溶液を添加して粒子成長を停止させた。さらに、昇温を行い、90℃の状態で加熱撹拌することにより、粒子の融着を進行させ、トナーの平均円形度の測定装置「FPIA-2100」(Sysmex社製)を用いて(HPF検出数を4000個)測定した平均円形度が0.955になった時点で30℃に冷却し、トナー母体粒子の分散液〔B2〕を調製した。
このトナー母体粒子の分散液〔B2〕を遠心分離機で固液分離し、トナー母体粒子〔b2〕のウェットケーキを形成し、このウェットケーキを、前記遠心分離機で濾液の電気伝導度が5μS/cmになるまで35℃のイオン交換水で洗浄し、その後「フラッシュジェットドライヤー」(セイシン企業社製)に移し、水分量が0.5質量%となるまで乾燥することにより、トナー母体粒子〔b2〕を作成した。
「トナー母体粒子〔b2〕」に対し、表3に記載のとおりに外添剤部数を変更し、トナー20を作成した。
コールターマルチサイザーII(ベックマン・コールター社製)を用いて、トナーのDnを測定した。まず、電解質水溶液100mL~150mL中に、分散剤として、ポリオキシエチレンアルキルエーテル0.1mL~5mLを加えた。ここで、電解質水溶液とは、1級塩化ナトリウムを用いて1%NaCl水溶液を調製したものであり、ISOTON-II(コールター社製)を使用した。さらに、トナー2mg~20mgを加えた。超音波分散機を用いて、トナーが懸濁した電解質水溶液を約1分間~3分間分散させた後、100μmアパーチャーを用いて、トナーの粒径と個数を測定して、Dnを求めた。
チャンネルとしては、2.00μm以上2.52μm未満;2.52μm以上3.17μm未満;3.17μm以上4.00μm未満;4.00μm以上5.04μm未満;5.04μm以上6.35μm未満;6.35μm以上8.00μm未満;8.00μm以上10.08μm未満;10.08μm以上12.70μm未満;12.70μm以上16.00μm未満;16.00μm以上20.20μm未満;20.20μm以上25.40μm未満;25.40μm以上32.00μm未満;32.00μm以上40.30μm未満の13チャンネルを使用し、粒径2.00μm以上40.30μm未満の粒子を対象とした。
超微小押し込み硬さ試験機ENT-2100(エリオニクス社製)を用いて、微小押し込みによるトナーの変形量を測定した。
以下に、測定方法について述べる。
この装置では、圧子を試料に押し込んだときの圧子への荷重と変位を測定することで、荷重-変位曲線を得ることができる。この曲線より、トナーの変形量を測定することができる。押し込み試験の流れとしては、次のようになる。測定を開始すると、一定の負荷速度で圧子を押し込み、最大荷重に到達した。下記の測定条件で、微小押し込み試験を実施した。
圧子:20μm×20μmの平面圧子
測定環境:32℃、40%RH
負荷速度:3.0×10-5N/sec
最大荷重:3.0×10-4N
測定するトナーの個数:30
具体的には、ガラスの基板にトナーを載せて、エアーブローにより、凝集なく、1粒子で存在するトナーが多い状態にした。装置付属の顕微鏡により、1粒子で存在することを確認しながら、測定するトナーを選択した。その際に、装置付属のソフトにより、トナーの長径と短径を測定し、測定するトナーの粒径の偏りを防止するため、長径がDn±0.3μmとなるトナーのみ選択した。微小押し込み試験後に、トナーが圧子に付着した場合は、柔らかい布等で拭き取り、その後、圧子を基板に押し付けた際の荷重-変位曲線等からトナーが圧子に残留していないことを確認して前記測定を実施した。
ここで、最大荷重に到達した時のトナーの変形量の平均値をXとした。
電界放射型走査電子顕微鏡SU8230(日立ハイテク社製)を用いて、トナーを観察し、画像処理を行って外添剤の被覆率を求めた。具体的には、次の手順で行った。SEM用試料台にカーボンテープを貼り、その上にトナーを載せた。エアーブローによりトナーをカーボンテープ上に分散させ、SEMに導入した。まず低倍率とし、重なっていないトナー粒子が40粒子以上見られる視野を撮影した。次に、高倍率とし、この視野にあるトナー1粒子ごとに二次電子像を取得した。この時、焦点深度を深くし、焦点はトナー正面に合わせ、白飛びや黒つぶれがない程度にコントラストをつけるように留意した。この時、外添剤がトナー母体表面に比べ明るく撮影された。これを画像処理ソフトであるImajeJで読み込み、トナー正面の焦点が合っておりかつ画像全体にトナーが写るようにトリミングした。この時、トリミングの範囲は1μm四方以上とし、これを満たせない場合は以降の手順を行わず測定から除外した。トリミング画像を、イメージ調整の二値化処理にて判別分析法(大津の二値化)で二値化を行い、トナー母体粒子と外添剤を識別した。全画素に対する外添剤の画素数を計算することで、トナー1粒子の外添剤被覆率を算出した。これを低倍率で見られたトナー全粒子に対して行い得られた平均値をそのトナーの外添剤被覆率とした。
SEMの測定条件の一例を以下に示す。
[SEMの測定条件]
低倍率
加速電圧:2.0kV
WD(Working Distance):15.0mm
観察倍率:1000倍
高倍率
加速電圧:2.0kV
WD(Working Distance):15.0mm
観察倍率:15000倍
チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子の存在は、SEMとエネルギー分散型X線分析画像(EDX)を組み合わせて元素を識別することで行った。半径Rは、トナーの電子画像を表計算ソフト上にマッピングすることでトナー粒子の輪郭を構成するセルを座標とみなして、輪郭上の3点の座標を決定することにより算出した。
まず、電界放射型走査電子顕微鏡SU8230(日立ハイテク社製)を用いて、トナーの二次電子像を取得した。SEM用試料台にカーボンテープを貼り、その上にトナーを載せた。エアーブローによりトナーをカーボンテープ上に分散させ、SEMに導入した。はじめに低倍率とし、重なっていないトナー粒子が40粒子以上見られる視野を撮影した。次に、高倍率とし、この視野にあるトナーの正面を拡大して撮影した。この時、倍率は500000倍以上、画素数は1280*960pixel以上とした。さらに、この像のエネルギー分散型X線分析(EDX)により、チタン元素、ストロンチウム元素、第3の元素Mを識別し、これらの元素が含まれる粒子の投影面積全体の80%以上の範囲において定量分析した結果、チタン、ストロンチウム、第3の元素Mを含み、かつこの2元素を合計した比率が検出される金属元素全体の50%となった場合に、チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子と判定した。
SEMの測定条件の一例を以下に示す。
[SEMの測定条件]
低倍率
加速電圧:2.0kV
WD(Working Distance):15.0mm
観察倍率:1000倍
高倍率
加速電圧:12.0kV
WD(Working Distance):12.0mm
観察倍率:500000倍
この二値化像をテキストデータで出力し、エクセルに出力(マッピング)し、数値が255のセルを黒(RGB(0,0,0))色に塗りつぶした。この際、粒子と背景が分離されなかった場合には、測定から除外した。
SEM画像のスケールより1画素あたりの距離を求め、粒子の最長長さが30nm以上であるかを判定した。
周囲が全て黒でないセルを粒子の輪郭部とし、一点基準となる輪郭上の任意の一点を基準点Aとし、前記基準点Aから一方の方向に直線距離として15nmに位置する前記微粒子の輪郭上の点をB点とし、前記基準点Aから他方の方向に直線距離として15nmに位置する前記微粒子の輪郭上の点をC点としたとき、前記点A、BおよびCにより形成される三角形の外接円の半径を算出した。これを輪郭上の全ての点で行い、最小となる半径Rを求めた。
これら一連の操作は、適宣プログラムミングを使用して行った。
これを高倍率で見られた全てのチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子について行い、さらに低倍率で見られた全てのトナーについて行った。得られたRのうち大きさが下位20%と上位20%を除外した残りについて平均値をとった。
上記で得られた最小となる半径Rのうち、11nm≦R≦13nmを満たす粒子を数え頻度を算出した。
芯材として、Mnフェライト粒子(重量平均径:35μm)5,000部を用いた。
被覆材として、トルエン300部、ブチルセロソルブ300部、アクリル樹脂溶液(組成比(モル比)メタクリル酸:メタクリル酸メチル:2-ヒドロキシエチルアクリレート=5:9:3、固形分50%トルエン溶液、Tg38℃)60部、N-テトラメトキシメチルベンゾグアナミン樹脂溶液(重合度1.5、固形分77%トルエン溶液)15部、及びアルミナ粒子(平均一次粒子径0.30μm)15部をスターラーで10分間分散して調製されたコート液を用いた。
前記芯材と、前記コート液とを、流動床内において回転式底板ディスクと攪拌羽根を設けた旋回流を形成させながらコートを行うコーティング装置に投入して、前記コート液を前記芯材上に塗布した。得られた塗布物を電気炉で220℃、2時間の条件で焼成し、[キャリア]を得た。
[キャリア]100部に対して[トナー1]7部を、容器が転動して攪拌される型式のターブラーミキサー(ウィリー・エ・バッコーフェン(WAB)社製)を用いて48rpmで5分間均一混合し、二成分現像剤である[現像剤1]を得た。
[現像剤1]の[トナー1]を[トナー2]~[トナー20]に変更した以外は同様にして、[現像剤2]~[現像剤20]を得た。
φ30mmのアルミニウムシリンダー上に、下記組成の下引き層用塗工液、電荷発生層用塗工液、電荷輸送層用塗工液を順次、塗布、乾燥することにより、厚さ3.5μmの下引き層、0.2μmの電荷発生層、20μmの電荷輸送層を形成した。
・アルキッド樹脂:12重量部(ベッコゾール1307-60-EL、大日本インキ化学工業製)
・メラミン樹脂:8重量部(スーパーベッカミンG-821-60、大日本インキ化学工業製)
・酸化チタン:80重量部(CR-EL、石原産業社製)
・メチルエチルケトン:250重量部
・下記構造式(M)のビスアゾ顔料:2.5重量部
・ポリビニルブチラール:0.5重量部(XYHL、UCC製)
・シクロヘキサノン:200重量部
・メチルエチルケトン:80重量部
・ビスフェノールZポリカーボネート:10重量部(パンライトTS-2050、帝人化成製)
・下記構造式(N)の電荷輸送物質:7重量部
・テトラヒドロフラン:100重量部
・1%シリコーンオイルのテトラヒドロフラン溶液:1重量部(KF50-100CS、信越化学工業製)
・下記構造式(D)のポリアリレート樹脂:40重量部
・下記構造式(A)のメチロール化合物:35重量部
・酸化アルミニウム:25重量部(スミコランダムAA03(体積平均粒径300nm)、住友化学社製)
・界面活性剤:0.5重量部(BYK―P104、ビックケミー社製)
・テトラヒドロフラン:1330重量部
・シクロヘキサノン:570重量部
電子写真感光体1の製造で用いた表面層用塗工液を下記のものに変更し、表面層膜厚を5μmに変更した以外は電子写真感光体1の製造と同様にして電子写真感光体を作成した。
〔表面層用塗工液〕
・前記構造式(D)のポリアリレート樹脂:31.5重量部
・下記構造式(B)のメチロール化合物:6重量部
・前記構造式(N)の電荷輸送物質:37.5重量部
・酸化アルミニウム:25重量部(スミコランダムAA03(体積平均粒径300nm)、住友化学社製)
・界面活性剤:0.5重量部(BYK―P104、ビックケミー社製)
・テトラヒドロフラン:1330重量部
・シクロヘキサノン:570重量部
電子写真感光体1の製造で用いた表面層用塗工液を下記のものに変更し、表面層膜厚を5μmに変更した以外は電子写真感光体1と同様にして電子写真感光体を作成した。
〔表面層用塗工液〕
・前記構造式(D)のポリアリレート樹脂:31.5重量部
・下記構造式(Q)のメチロール化合物:6.0重量部
・前記構造式(N)の電荷輸送物質:37.5重量部
・酸化アルミニウム:25重量部(スミコランダムAA03(体積平均粒径300nm)、住友化学社製)
・界面活性剤:0.5重量部(BYK―P104、ビックケミー社製)
・テトラヒドロフラン:1330重量部
・シクロヘキサノン:570重量部
<マルテンス硬度>
評価装置にFisherscope H-100(フィッシャー・インスツルメンツ社製)、圧子として対面角136°のビッカース四角錐ダイヤモンド圧子を用い、感光体の表面に圧子を押し当て、以下の条件で行った。
圧子に連続的にかける荷重の最終(最終荷重):6mN
圧子に最終荷重6mNをかけた状態を保持する時間(保持時間):0.1秒
測定環境:23℃/55%RH
測定箇所:中心間距離10mm以上、20箇所
マルテンス硬さ値(HMk)は、圧子に最終荷重6mNをかけたときの上記圧子の押し込み深さの平均値から下記式により求めた。なお、下記式中、HMkはユニバーサル硬さ値を、Ffは最終荷重を、Sfは最終荷重をかけたときの圧子の押し込まれた部分の表面積をそれぞれ示す。また、hfは最終荷重をかけたときの圧子の押し込み深さ(mm)を示す。
定着ローラとして、テフロン(登録商標)ローラを使用した複写機Imagio MF2200(株式会社リコー製)の定着部を改造した装置を用いて、タイプ6200紙(株式会社リコー製)に複写テストを行った。
具体的には、定着温度を変化させてコールドオフセット温度(定着下限温度)を求め、下記基準により実施した。
定着下限温度の評価条件は、紙送りの線速度を120mm/秒間~150mm/秒間、面圧を1.2kgf/cm2、ニップ幅を3mmとした。
〔評価基準〕
◎:定着下限温度が110℃未満である。
○:定着下限温度が110℃以上125℃未満である。
×:定着下限温度が125℃以上である。
高温高湿環境(27℃、80%RH)において、デジタルフルカラー複合機リコー製imagio Neo 271改造機において、画像面積率が5%の画像を50万枚複写した。次に、全ベタ画像を印刷した後、画像を目視で観察し、耐久性を評価した。
◎:スジ状の色抜けが発生しない
〇:スジ状の薄い色抜けがわずかに発生する(ベタ画像部の5%未満)
△:スジ状の薄い色抜けが発生する場合(ベタ画像部の5%以上10%未満)
×:スジ状の薄い色抜けが多く発生する場合(ベタ画像部の10%以上)又はスジ状の濃い色抜けが発生する
温度10℃、相対湿度15%の温湿度環境において、リコー製imagio Neo 271改造機の一部をチューニングした評価機を用いて、各トナー、感光体で評価した。印字速度は高速印字(45枚/分/A4)で評価した。
5%画像面積濃度チャートを10,000枚出力した後、1%画像面積濃度チャートを5,000印字後、さらに10%画像面積濃度チャートを10,000枚出力した後の感光体に付着した付着成分量を目視により以下の評価基準で評価した。
〔評価基準〕
〇:付着がなく良好
△:曇りのスジが確認できる
×:曇り面積が多い
なお、△以上と評価されたものは、フィルミング性については実用上問題のないレベルである。
温度40℃、相対湿度90%の環境において、リコー製imagio Neo 271改造機を用いて、各トナー、感光体を用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験通紙試験後の膜厚減少量について渦電流式膜厚計(フィシャー社製、フィシャーコープMMS)で測定した。
〔評価基準〕
◎:摩耗量が1.0μm未満である
〇:摩耗量が1.0μm以上1.5μm未満である
×:摩耗量が1.5μm以上である
温度40℃、相対湿度90%の環境において、リコー製imagio Neo 271改造機を用いて、各トナー、感光体を用いて画像面積率5%チャート連続100000枚出力耐久試験通紙試験後の感光体表面の傷発生についてレーザー顕微鏡( 株式会社キーエンス製、VK-8500)にて観察した。
◎:目立った傷が無い
〇:顕微鏡観察では傷がみられるものの画像に現れない
×:画像に現れるような大きく深い傷がある
100A 画像形成装置
10 感光体ドラム
20 帯電ローラ
42(K、Y、M、C) 現像剤収容部
43(K、Y、M、C) 現像剤供給ローラ
44(K、Y、M、C) 現像ローラ
45(K、Y、M、C) 現像器
50 中間転写体
51 ローラ
52 コロナ帯電器
60 クリーニング装置
70 除電ランプ
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 記録紙
L 露光光
(図2について)
100B 画像形成装置
10(K、Y、M、C) 感光体ドラム
14 支持ローラ
15 支持ローラ
16 支持ローラ
17 クリーニング装置
18 画像形成手段
21 露光装置
22 二次転写装置
23 ローラ
24 二次転写ベルト
25 定着装置
26 定着ベルト
27 加圧ローラ
28 反転装置
32 コンタクトガラス
33 第1走行体
34 第2走行体
35 結像レンズ
36 読み取りセンサ
49 レジストローラ
50 中間転写体
53 手差し給紙路
54 手差しトレイ
55 切換爪
56 排出ローラ
57 排紙トレイ
58 分離ローラ
62 転写ローラ
120 タンデム型現像器
130 原稿台
142 給紙ローラ
143 ペーパーバンク
144 給紙カセット
145 分離ローラ
146 給紙路
147 搬送ローラ
148 給紙路
150 複写装置本体
200 給紙テーブル
300 スキャナ
400 原稿自動搬送装置(ADF)
(図3について)
10 感光体ドラム
18 画像形成手段
50 中間転写体
60 帯電ローラ
61 現像器
62 転写ローラ
63 クリーニング装置
64 除電ランプ
65 現像位置
66 現像器ケース
67 現像機ケース
68 搬送スクリュー
69 現像部隔壁
70 現像器
71 トナー濃度センサ
72 現像スリーブ
73 現像ドクター
75 クリーニングブレード
76 トナー回収ローラ
77 回収バイアスローラ
78 回収ブレード
79 回収トナー搬送スクリュー
80 転写ローラ
L 露光光
(図4について)
10 感光体ドラム
40 現像器
52 コロナ帯電器
80 転写ローラ
90 クリーニング装置
95 記録紙
110 プロセスカートリッジ
L 露光光
Claims (10)
- 像担持体と、前記像担持体表面を帯電する帯電手段と、前記帯電した像担持体表面に静電潜像を書き込む露光手段と、像担持体表面に形成された潜像をトナーで可視化する現像手段と、前記像担持体表面のトナー像を被転写体に転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、
前記像担持体は、マルテンス硬さが185~250N/mm 2 であり、
前記トナーは、32℃、40%RHの環境下、負荷速度を3.0×10-5N/secとして、荷重が3.00×10-4Nに達したときの微小押し込みによる変形量の平均値をX[μm]、個数平均粒径をDn[μm]とすると、式 0.13≦X/Dn≦0.16 を満たし、
前記トナーは、さらに外添剤としてシリカ微粒子とチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子とを含有し、かつ
前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子は、さらにLa、Mg、Ca、SnおよびSiから選択された第3の元素Mを含有する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記トナーに対する前記外添剤の被覆率が、40~70%であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体のマルテンス硬さが、200~250N/mm 2 であることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記微小押し込みによる変形量の平均値X[μm]および前記個数平均粒径Dn[μm]が、式 0.15≦X/Dn≦0.16 を満たし、かつ前記トナーに対する前記外添剤の被覆率が、55~70%であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子は、平均粒子径が30nm以上でありかつ前記微粒子の投影画像において、前記微粒子の輪郭上の任意の一点を基準点Aとし、前記基準点Aから一方の方向に直線距離として15nmに位置する前記微粒子の輪郭上の点をB点とし、前記基準点Aから他方の方向に直線距離として15nmに位置する前記微粒子の輪郭上の点をC点としたとき、前記点A、BおよびCにより形成される三角形の外接円の半径のうち最小の半径Rの平均値が11~13nmであることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子中、前記最小の半径Rの平均値11~13nmを満たす粒子が、70質量%以上を占めることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
- 前記像担持体は表面層を有し、前記表面層がフィラーを含有し、前記フィラーの体積平均粒径が10~500nmであることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記トナーは、結着樹脂として非晶質ポリエステル樹脂を前記トナー全体の50質量%以上含有することを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の画像形成装置。
- 前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子は、表面が有機化合物で被覆されていることを特徴とする請求項1~8のいずれかに記載の画像形成装置。
- 像担持体表面を帯電する帯電工程と、前記帯電した像担持体表面に静電潜像を書き込む露光工程と、像担持体表面に形成された潜像をトナーで可視化する現像工程と、前記像担持体表面のトナー像を被転写体に転写する転写工程とを順次有する画像形成方法において、
前記像担持体は、マルテンス硬さが185~250N/mm 2 であり、
前記トナーは、32℃、40%RHの環境下、負荷速度を3.0×10-5N/secとして、荷重が3.00×10-4Nに達したときの微小押し込みによる変形量の平均値をX[μm]、個数平均粒径をDn[μm]とすると、式 0.13≦X/Dn≦0.16 を満たし、
前記トナーは、さらに外添剤としてシリカ微粒子とチタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子とを含有し、かつ
前記チタン酸ストロンチウムを主成分とする微粒子は、さらにLa、Mg、Ca、SnおよびSiから選択された第3の元素Mを含有する、
ことを特徴とする画像形成方法。
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